[發明專利]一種可移動超快激光加工機器人裝備及加工方法

有效

• 申請號: 202010791270.4
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN112060103B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 張加波;樂毅;張明;趙長喜;周瑩皓;張開虎;文科
• 申請（專利權）人: 北京衛星制造廠有限公司
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J5/00;B25J9/16;B25J15/00;B23K26/00;B23K26/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 臧春喜

1.一種可移動超快激光加工機器人裝備，其特征在于，包括：全向智能移動平臺(1)、工業機械臂(2)、集成控制子系統(3)、超快激光末端執行子系統(4)和定位導航子系統(5)；

定位導航子系統(5)，用于對可移動超快激光加工機器人裝備進行導航定位，輸出可移動超快激光加工機器人裝備的實時定位信息；

集成控制子系統(3)，用于根據定位導航子系統(5)輸出的實時定位信息，引導全向智能移動平臺(1)運動，使可移動超快激光加工機器人裝備移動至預定加工站位；以及，通過對工業機械臂(2)和超快激光末端執行子系統(4)的控制，完成對工業機械臂(2)的末端與待加工工件的靶標點的對準，保持激光光束始終在待加工工件表面的聚焦，以及對待加工工件的加工；

全向智能移動平臺(1)，用于在集成控制子系統(3)的控制下進行平移和旋轉，使可移動超快激光加工機器人裝備移動至預定加工站位；

工業機械臂(2)，用于在集成控制子系統(3)控制下運動至加工工位，完成工業機械臂(2)的末端與待加工工件的靶標點的對準，并托舉工業機械臂(2)的末端完成對待加工工件的加工；

超快激光末端執行子系統(4)，用于對工業機械臂(2)的末端與待加工工件之間的實時加工位姿信息進行監測，將實時加工位姿信息反饋至集成控制子系統(3)，以便集成控制子系統(3)根據實時加工位姿信息控制工業機械臂(2)和超快激光末端執行子系統(4)，完成工業機械臂(2)的末端與待加工工件的靶標點的對準，對待加工工件的加工，以及在加工過程中實時監測激光光束與待加工工件表面是否聚焦；

其中：

集成控制子系統(3)，包括：

移動機器人控制模塊(301)，用于根據定位導航子系統(5)中的定位導航模塊(501)輸出的可移動超快激光加工機器人裝備的實時定位信息和定位導航子系統(5)中的視覺定位模塊(502)輸出的工業機械臂(2)與待加工工件之間的實時位姿關系，控制全向智能移動平臺(1)運動向預定加工站位移動；當根據實時定位信息確定可移動超快激光加工機器人裝備位于工作區域，且根據實時位姿關系確定工業機械臂(2)能夠完全覆蓋預規劃的加工區域時，確定可移動超快激光加工機器人裝備移動至預定加工站位；

超快激光發生器與供電模塊(302)，用于將按照預設脈沖頻率、預設脈沖能量和預設脈沖寬度，產生特定波長的激光光束，激光光束沿著盤繞在工業機械臂(2)上的管線輸至超快激光末端執行子系統(4)；以及，根據光路傳輸監測與控制模塊(303)返回的反饋控制指令，調整輸出的激光光束的脈沖頻率、脈沖能量和脈沖寬度至預設脈沖頻率、預設脈沖能量和預設脈沖寬度；

光路傳輸監測與控制模塊(303)，用于對超快激光發生器與供電模塊(302)輸出的激光光束的脈沖頻率、脈沖能量和脈沖寬度進行監測，當監測到超快激光發生器與供電模塊(302)輸出的激光光束的脈沖頻率、脈沖能量和脈沖寬度與預設脈沖頻率、預設脈沖能量和預設脈沖寬度中的任意一組不一致時，輸出反饋控制指令。

2.根據權利要求1所述的可移動超快激光加工機器人裝備，其特征在于，定位導航子系統(5)，包括：

定位導航模塊(501)，用于確定可移動超快激光加工機器人裝備的實時位置，輸出可移動超快激光加工機器人裝備的實時定位信息；

視覺定位模塊(502)，用于確定工業機械臂(2)與待加工工件之間的實時位姿關系，并輸出。

3.根據權利要求1所述的可移動超快激光加工機器人裝備，其特征在于，超快激光末端執行子系統(4)，包括：

激光發射模塊(401)，用于接收超快激光發生器與供電模塊(302)輸出的特定波長的激光光束，并發射出去；

激光定位模塊(402)，用于對待加工工件的靶標點的進行成像，將靶標點成像結果發送至移動機器人控制模塊(301)；

激光測距模塊(403)，用于根據激光發射模塊(401)發射的激光光束在待加工工件表面的投影，確定激光發射模塊(401)與待加工工件之間的實時距離，將實時距離發送至移動機器人控制模塊(301)；

聚焦自調節模塊(404)，用于在移動機器人控制模塊(301)的控制下，調整激光發射模塊(401)與待加工工件表面之間的距離，使激光發射模塊(401)輸出的激光光束始終聚焦在待加工工件表面。